專利名稱：控制多汽缸內(nèi)燃機中混合物比例的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制配備有放置在催化式排氣凈化器上游的至少 兩個拉姆達傳感器的多汽缸內(nèi)燃機中混合物比例的方法。
背景技術(shù)：
多汽缸內(nèi)燃機包括多個汽缸，每個汽缸循環(huán)燃燒混合物，該混合物 由助燃物(從大氣中吸入的新鮮空氣)以及燃料(汽油、柴油燃料或類 似物)組成，并且其必須使混合物比例值(即，助燃物和燃料之間的比 值)等于預(yù)期值，該預(yù)期值根據(jù)內(nèi)燃機運行條件而變化，并通常接近于 排氣系統(tǒng)中催化式排氣凈化器正確運行所需的化學計算值。
為最優(yōu)化催化式排氣凈化器的轉(zhuǎn)換效率，已建議通過使用其振幅和
使混合物比例值(因而排放氣體中氧氣的比例)在等于或接近于化學計 算值的平均值附近振蕩。
測量排出氣體中氧氣的含量被用來控制混合物比例，該測量由位于 催化式排氣凈化器上游的拉姆達傳感器提供。
當單個拉姆達傳感器放置在催化式排氣凈化器上游時，該由單個拉
姆達傳感器所提供的測量值被用來控制內(nèi)燃機中所有汽缸的混合物比
例。特別地，調(diào)控所噴射燃料量的單個PID控制器被用來跟蹤混合物比 例的預(yù)期值，其將由單個拉姆達傳感器所提供的測量值用作反饋變量。 當存在多個拉姆達傳感器時，配備有拉姆達傳感器的發(fā)動機汽缸被 劃分為多個組(通常由一到三個汽缸組成)，并且每個拉姆達傳感器都 被安裝在排氣歧管上游，排氣歧管將所有汽缸的排出氣體以一定方式混 合從而使同樣的拉姆達傳感器測量各自汽缸組的排出氣體中的氧氣含 量；通過使用各自拉姆達傳感器所提供的測量值獨立控制每組汽缸的混 合物比例，而與其他汽缸組的混合物比例無關(guān)。尤其是，PID控制器被 用于各個汽缸組，其通過將各自拉姆達傳感器所提供的測量值用作反饋變量，調(diào)控噴射到汽缸組的燃料量以跟蹤混合物比例的預(yù)期值。
當存在多個拉姆達傳感器時，上述控制混合物比例的方法表現(xiàn)出了 一些缺點，因諸多組汽缸的混合物比例控制是相互獨立的，很難使饋送 到催化式排氣凈化器的排出氣體混合物比例達到期望振蕩。換言之，每 個混合物比例的控制都試圖達到排出氣體混合物比例的期望振蕩，但是 因不可避免出現(xiàn)的小不對稱，使諸多混合物比例控制引起的振蕩可能并 不完全同步，并且因此影響催化式排氣凈化器的整個振蕩(由諸多混合 物比例控制引起的振蕩之和構(gòu)成)在振幅和頻率方面可能非常不同于期 望振蕩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種控制配備有放置在催化式排氣凈化器上 游的至少兩個拉姆達傳感器的多汽缸內(nèi)燃機中混合物比例的方法，本控 制方法不存在上述缺點，且尤其是，其是簡單易懂并有經(jīng)濟效益的實施 方案。
根據(jù)本發(fā)明，提供了 一種控制多汽缸內(nèi)燃機中混合物比例的方法， 該內(nèi)燃機配備有放置在普通催化式排氣凈化器上游的至少兩個拉姆達 傳感器以及至少兩個汽缸組，每個氣缸組都與各自的拉姆達傳感器相關(guān)
聯(lián)，該控制方法包括以下步驟 確定混合物比例的目標值；
通過與第 一汽缸組相關(guān)聯(lián)的主拉姆達傳感器讀取混合物比例的第一 真值；通過與第二汽缸組相關(guān)聯(lián)的從拉姆達傳感器讀取混合物比例的第 二真值；以及
將主拉姆達傳感器所提供的混合物比例第 一真值用作反饋變量，計算 噴射進第一汽缸組汽缸的第一燃料量以跟蹤混合物比例目標值； 該控制方法的特征在于其包含以下附加步驟 計算檢測窗口內(nèi)混合物比例第二真值平均值的目標值； 計算檢測窗口內(nèi)混合物比例第二真值平均值；
根據(jù)混合物比例的平均目標值和第二真值平均值之間差值的函數(shù),計 算噴射燃料量的修正值；并且
通過將該修正值應(yīng)用到噴射進第 一汽缸組汽缸的第 一燃料量，計算噴射進第二汽缸組汽缸的第二燃料量。


現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明，其示出了兩個非限制性實施方案，其
中
圖l是根據(jù)構(gòu)成本發(fā)明主題的控制方法運行的一種內(nèi)燃機的示意 圖；以及
圖2是根據(jù)構(gòu)成本發(fā)明主題的控制方法運行的另 一種內(nèi)燃機的示 意圖。
具體實施例方式
在圖1中，參考數(shù)字1(以其整體)表示包括兩個汽缸2的內(nèi)燃機， 每個汽缸都通過至少一個各自的進氣閥(未示出)連接至進氣歧管(未 示出)，并通過至少一個各自的排氣閥(未示出)連接至排氣歧管3。 排氣系統(tǒng)4被連接至排氣歧管3，該排氣系統(tǒng)將燃燒產(chǎn)生的氣體排放進 大氣，并且包含有催化式排氣凈化器5以及放置在催化式排氣凈化器5 下游的至少一個消音器(未示出)。
每個汽缸2都通過排氣管6連接至排氣歧管3,該排氣管從汽缸2 開始并直至排氣歧管3;拉姆達傳感器7被連接至每個排氣管6，該傳 感器可提供開/關(guān)型二進制輸出以表示排放氣體混合物比例是否高于或 低于化學計算值，或可提供表示排出氣體中氧氣含量的線性輸出值。
每個汽缸2都經(jīng)過進氣歧管(未示出)接收新鮮空氣(即，來自大 氣中的空氣)，并從燃料噴射系統(tǒng)(未示出)接收燃料，其可以是間接 或直接的類型。該新鮮空氣和燃料彼此混合形成每個汽缸2內(nèi)燃燒的混 合物，以產(chǎn)生引起內(nèi)燃機1的驅(qū)動軸(未示出)旋轉(zhuǎn)的扭矩。該內(nèi)燃機 l包括電子控制單元8，其可引導燃料噴射系統(tǒng)，從而使汽缸2內(nèi)燃燒 的混合物比例等于根據(jù)發(fā)動機運行條件變化的預(yù)期值，并基本接近于催 化式排氣凈化器6正確運行所需的化學計算值。
現(xiàn)在將描述電子控制單元8所使用的控制汽缸2內(nèi)燃燒混合物比 例，或決定噴射進汽缸2的燃料量的控制步驟。
為控制汽缸2內(nèi)燃燒的混合物比例，該電子控制單元8將該兩個汽缸8劃分為兩個汽缸組9，且每個氣缸組都與各自的拉姆達傳感器7相 關(guān)聯(lián)。換言之，汽缸組9a的汽缸2將排出氣體排放進配備有各自拉姆 達傳感器7a的排氣管6,而汽缸組9b的汽缸2將排出氣體排放進配備 有各自拉姆達傳感器7b的排氣管6。通過這種方式，每個拉姆達傳感 器7都檢測了由各自汽缸組9的汽缸2所排放的排出氣體的成份。而且， 該電子控制單元8將拉姆達傳感器7a視為主要的或"主"傳感器，并 將拉姆達傳感器7b視為次級的或"從"傳感器，從而使用主拉姆達傳 感器7a的信號執(zhí)行汽缸2內(nèi)燃燒的混合物比例的控制，而從拉姆達傳 感器7b的信號僅用于修正與從拉姆達傳感器7b相關(guān)聯(lián)的汽缸組9b。 將拉姆達傳感器7a視為主方，而將拉姆達傳感器7b視為從方的事實僅 僅是在設(shè)計階段既定的慣例，并且顛倒過來也沒問題(即，將拉姆達傳 感器7a視為從方，而將拉姆達傳感器7b視為主方)。
電子控制單元8確定混合物比例的目標值，其一般接近于化學計算 值，并通常隨發(fā)動機運行條件而變化(例如，在冷發(fā)動機的情況下，可 維持更濃的混合物比例)。接著該電子控制單元8通過與第一汽缸組9a 相關(guān)聯(lián)的主拉姆達傳感器7a讀取混合物比例的第一真值，并將主拉姆 達傳感器7a所提供的混合物比例第一真值作為反饋變量，計算噴射進 第一汽缸組9a的汽缸2的第一燃料量以跟蹤混合物比例的目標值。例 如，通過將主拉姆達傳感器7a所提供的混合物第一真值作為反饋變量， 電子控制單元8使用PID控制器來限定噴射進汽缸組9a的汽缸2的燃 料量以跟蹤混合物比例的目標值。
另外，電子控制單元8通過與汽缸組9b相關(guān)聯(lián)的從拉姆達傳感器 7b讀取混合物比例的第二真值；計算檢測窗口內(nèi)混合物比例第二真值 平均值的目標值；計算檢測窗口內(nèi)混合物比例第二真值的平均值；根據(jù) 混合物比例的平均目標值和第二真值的平均值之間的差值的函數(shù)，計算 噴射燃料量的修正值；并且通過將該修正值應(yīng)用到噴射進第一汽缸組 9a汽缸2的第一燃料量，計算噴射進第二汽缸組9b汽缸2的第二燃料 量。例如，為確定噴射進第二汽缸組9b汽缸2的燃料量，用代數(shù)方法 將修正值加到(或乘以)噴射進第一汽缸組9a汽缸2的第一燃料量。
需要強調(diào)的是，噴射進第二汽缸組9b汽缸2的第二燃料量直接從 噴射進第一汽缸組9a的汽缸2的第一燃料量獲得，其區(qū)別于僅僅通過修正值獲得。因此，噴射進第二汽缸組9b的汽缸2的第二燃料量與噴 射進第一汽缸組9a汽缸2的第一燃料量完全同相。因此可輕易并準確 地獲得反饋到催化式排氣凈化器5的排出氣體中混合物比例的振蕩，因 為如果噴射進第二汽缸組9b汽缸2的第二燃料量與噴射進第一汽缸組 9a汽缸2的第一燃料量完全同相，那么由第二汽缸組9b的汽缸2所排 放的排出氣體混合物比例與第一汽缸組9a的汽缸2所排放的排出氣體 的混合物比例也完全同相。
根據(jù)一個優(yōu)選實施方案，電子控制單元8計算檢測窗口內(nèi)混合物比 例第一真值的平均值，并且接著基于該混合物比例第一真值的平均值和 /或基于混合物比例目標值計算混合物比例第二真值平均值的目標值。 需要強調(diào)的是，混合物比例的第二真值平均值的目標值可等于或甚至 (稍微)不同于混合物比例第一真值的平均值；例如，混合物比例第二 真值平均值的目標值可用來修正混合物比例第一真值的平均值和混合 物比例目標值之間不希望的偏差。
檢測窗口可在時間基礎(chǔ)上定義(即，其可以秒進行測量因而有穩(wěn)定 的持續(xù)時間)，或基于主拉姆達傳感器7a執(zhí)行整流的次數(shù)定義(即， 其可在多個整流中被測量并因此具有可變的持續(xù)時間)。
根據(jù)一個可能的實施方案，電子控制單元8執(zhí)行修正值歷史分析， 基于修正值歷史分析的結(jié)果計算歷史修正值，并默認應(yīng)用歷史修正值， 以通過將歷史修正值應(yīng)用到噴射進第一汽缸組9a汽缸2的第一燃料量 來確定噴射進第二汽缸組9b汽缸2的第二燃料量。換言之，電子控制 單元8初始使用歷史修正值，如果需要，隨后基于在混合物比例的平均 目標值和第二真值平均值之間的差值修改該修正值。
圖2示出一種不同的內(nèi)燃機1，其完全類似于上迷圖1中示出的內(nèi) 燃機，除了其包含劃分為兩個汽缸組9的四個汽缸2，每組有兩個汽缸 2。
顯而易見的是，上述的控制方法可應(yīng)用于任何配備有放置在普通催 化式排氣凈化器上游的至少兩個拉姆達傳感器的多汽缸內(nèi)燃機。例如， 內(nèi)燃機可包括劃分為耦合至三個拉姆達傳感器的三個汽缸組的六個汽 缸；在這種情況下， 一個拉姆達傳感器是主方，而另兩個拉姆達傳感器 是從方。替代地，內(nèi)燃機可包括劃分為耦合至四個拉姆達傳感器的四個
8汽缸組的四個汽缸；在這種情況下， 一個拉姆達傳感器是主方，并且其 他三個拉姆達傳感器是從方。
上述控制混合物比例方法的優(yōu)點是，噴射進第二汽缸組9b汽缸2 的第二燃料量與噴射進第一汽缸組9a的汽缸2的第一燃料量完全同相， 并且因此由第二汽缸組9b汽缸2排放的排出氣體混合物比例與由第一 汽缸組9a汽缸2排放的排出氣體混合物比例也同相。這樣，可輕易并 準確地獲得饋送到催化式排氣凈化器5的排出氣體混合物比例的振蕩。
易懂的實施方案y因為它不^要相對于通常已經(jīng)存在的組件安裝任^其
他組件，而且最重要的是，它需要使用與汽缸組的數(shù)目(即，拉姆達傳 感器的數(shù)目)無關(guān)的單獨的PID控制器，而不是如傳統(tǒng)控制中所需的每 個汽缸組(即，每個拉姆達傳感器)的PID控制器。
權(quán)利要求
1. 控制多汽缸內(nèi)燃機(1)中混合物比例的方法，該內(nèi)燃機配備有放置在普通催化式排氣凈化器(5)上游的至少兩個拉姆達傳感器(7)以及至少兩個汽缸組(9)，其每個氣缸組都與各自的拉姆達傳感器(7)相關(guān)聯(lián)，該控制方法包括以下步驟確定混合物比例的目標值；通過與第一汽缸組(9a)相關(guān)聯(lián)的主拉姆達傳感器(7a)讀取混合物比例的第一真值；通過與第二汽缸組(9b)相關(guān)聯(lián)的從拉姆達傳感器(7b)讀取混合物比例的第二真值；以及將主拉姆達傳感器(7a)所提供的混合物比例第一真值用作反饋變量，計算噴射進第一汽缸組(9a)汽缸(2)的第一燃料量以跟蹤混合物比例目標值；該控制方法的特征在于其包含以下附加步驟計算檢測窗口內(nèi)混合物比例第二真值平均值的目標值；計算檢測窗口內(nèi)混合物比例第二真值平均值；根據(jù)混合物比例的平均目標值和第二真值平均值之間差值的函數(shù)，計算噴射燃料量的修正值；以及通過將該修正值應(yīng)用到噴射進第一汽缸組(9a)汽缸(2)的第一燃料量，計算噴射進第二汽缸組(9b)汽缸(2)的第二燃料量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其中用代數(shù)方法將所述修正值 加至噴射進第一汽缸組(9a)汽缸(2)的第一燃料量，以確定噴射進第 二汽缸組(9b)汽缸(2)的第二燃料量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其中所述修正值乘以噴射進第 一汽缸組(9a)汽缸(2 )的第一燃料量，以確定噴射進第二汽缸組(9b ) 汽缸(2)的第二燃料量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其中計算檢測窗口內(nèi)混合物比 例第二真值平均值的目標值的所述步驟提供以下附加步驟計算檢測窗口內(nèi)混合物比例第一真值的平均值；以及根據(jù)混合物比例第 一真值平均值的函數(shù)，計算混合物比例第二真值平 均值的目標值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其中根據(jù)混合物比例目標值的 函數(shù)計算所述混合物比例的第二真值平均值的目標值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其中所述檢測窗口基于時間基 礎(chǔ)定義。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其中所述檢測窗口基于主拉姆 達傳感器(7a)執(zhí)行的整流次數(shù)而定義。
8.根據(jù)權(quán)利要求l所述的控制方法，其包括以下附加步驟 執(zhí)行修正值歷史分析；基于修正值歷史分析的結(jié)果計算歷史修正值；以及默認應(yīng)用歷史修正值，以通過將歷史修正值應(yīng)用到噴射進第 一汽缸組(9a)的汽缸(2)的第一燃料量，來計算噴射進第二汽缸組(9b)汽缸(2)的第二燃料量。
全文摘要
控制多汽缸內(nèi)燃機(1)中混合物比例的方法，該控制方法提供如下通過與第一汽缸組(9a)相關(guān)聯(lián)的主拉姆達傳感器(7a)讀取混合物比例的第一真值；通過與第二汽缸組(9b)相關(guān)聯(lián)的從拉姆達傳感器(7b)讀取混合物比例的第二真值；通過將混合物比例第一真值用作反饋變量，計算噴射進第一汽缸組(9a)汽缸(2)的第一燃料量以跟蹤混合物比例目標值；計算檢測窗口內(nèi)混合物比例第二真值平均值；基于混合物比例的目標值和第二真值平均值之間的差值計算噴射燃料量的修正值；以及通過將該修正值應(yīng)用到噴射進第一汽缸組(9a)汽缸(2)的第一燃料量，計算噴射進第二汽缸組(9b)汽缸(2)的第二燃料量。
文檔編號F02D41/30GK101440752SQ20081016831
公開日2009年5月27日 申請日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月26日
發(fā)明者A·阿里桑德里, F·森西, L·蘭波蒂尼, M·菲奧倫蒂尼 申請人:瑪涅蒂瑪瑞利動力系公開有限公司